11. Funktionale Programmierung Advanced Programming Techniques Prof. Dr. Bernhard Humm FB Informatik, Hochschule Darmstadt

Transkript

1 11. Funktionale Programmierung Advanced Programming Techniques Prof. Dr. Bernhard Humm FB Informatik, Hochschule Darmstadt 1

2 Kontrollfragen zu Design Patterns Wozu werden Design Patterns verwendet? Wann sollen Design Patterns eingesetzt werden? Erklären Sie die folgenden Patterns: - Oberserver - Factory - Composite - Adapter - Pipes & Filters 2

3 Einordnung in den gesamten Kurs 1. Einführung 2. Programmieren gegen Schnittstellen 3. Dokumentieren und Testen 4. Software-Kategorien 5. Komponenten 6. Referenzarchitektur Betriebliche Informationssysteme 7. Regeln für das Design von Komponenten 8. Fehlerbehandlung 9. Debugging, Tracing, Logging 10. Design Patterns 11. Funktionale Programmierung 3

4 Funktionen als first class objects In einer Programmiersprache sind Typen first class, wenn sie als Parameter für Methoden übergeben bzw. als Ergebnis zurückgegeben werden können In Java z.b. int, float, boolean, String sowie alle Klassen Seit Java 8 sind auch Funktionen first class Eine Funktion, die eine andere Funktion als Parameter erhält nennt man Funktion höherer Ordnung Programmieren mit Funktionen höherer Ordnung nennt man funktionale Programmierung Wozu ist das gut? Es kann die Programmierung in bestimmten Situationen deutlich vereinfachen 4

5 Iteration: foreach Einfachstes Beispiel: Wende eine Methode iterativ auf alle Elemente einer Collection an Klassisch: List<Integer> numbers = new ArrayList(); // initialize, e.g with [5, 2, -1, 0, 6, -7, 5, 8, 8] for (int n : numbers) { System.out.println(n); } Funktional: numbers.foreach(system.out::println); 5 Funktion höherer Ordnung Methode muss Parameter vom Collection-Typ haben (hier: Integer); Angabe des Objekts / der Klasse vor ::

6 Anonyme Funktionen: Closures Was, wenn keine Funktion existiert, die genau das gewünschte macht? Umständlich: Funktion definieren nur für den Aufruf in foreach Einfacher: Anonyme Funktion (Closure / Lambda Expression) verwenden: numbers.foreach(n -> logger.info("value: " + n)); Anonyme Funktion (Closure / Lambda Expression) Eingabeparameter vor -> (Typ muss zu Collection-Typ passen hier Integer). Statements nach -> können auch auf Variablen im Aufruf-Kontext zugreifen. 6

7 replaceall Aufgabe: Verändere alle Elemente einer Collection, z.b. verdoppele alle Werte Klassisch: for (int i = 0; i < numbers.size(); ++i) { numbers.set(i, 2 * numbers.get(i)); } Funktional: numbers.replaceall(n -> 2 * n); Vorher: [5, 2, -1, 0, 6, -7, 5, 8, 8] Nachher: [10, 4, -2, 0, 12, -14, 10, 16, 16] 7

8 removeif Aufgabe: Elemente nach einer Bedingung herausfiltern, z.b. alle geraden Zahlen Klassisch: for (Iterator<Integer> it = numbers.iterator(); it.hasnext(); ) { Integer n = it.next(); if (n % 2 == 0) { it.remove(); } } Funktional: numbers.removeif(n -> n % 2 == 0); Vorher: [5, 2, -1, 0, 6, -7, 5, 8, 8]; Nachher: [5, -1, -7, 5] 8

9 sort Aufgabe: Elemente sortieren nach einem bestimmten Kriterium, z.b. absteigend nach dem Betrag numbers.sort((n1, n2) -> Integer.compare(Math.abs(n2), Math.abs(n1))); Vorher: [5, 2, -1, 0, 6, -7, 5, 8, 8] Nachher: [8, 8, -7, 6, 5, 5, 2, -1, 0] 9

10 Funktionale Programmierung für Profis: Streams double average = persons.stream().filter(p -> p.getgender() == Person.Sex.MALE).mapToInt(Person::getAge).average().getAsDouble(); Collection, z.b. List<Person> Liefert einen Stream für eine Collection Filtert den Stream nach einer Bdgg. Liefert einen Attributwert jedes Objekts Berechnet den Mittelwert Konvertiert nach double Siehe

11 Links / Tutorials QuickStart/index.html 11